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CN107406936A - 取向性电磁钢板及其制造方法 - Google Patents

取向性电磁钢板及其制造方法 Download PDF

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CN107406936A CN201680013069.5A CN201680013069A CN107406936A CN 107406936 A CN107406936 A CN 107406936A CN 201680013069 A CN201680013069 A CN 201680013069A CN 107406936 A CN107406936 A CN 107406936A
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竹中雅纪
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JFE Steel Corp
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Abstract

本发明提供一种在含有作为晶界偏析元素的Sb、Sn、Mo、Cu及P中的至少一种的情况下也具有低铁损的取向性电磁钢板及其制造方法。本发明的取向性电磁钢板的制造方法包括：将最终退火后二次再结晶板的温度从800℃降低至400℃所需要的时间设为T(小时)时，在平坦化退火工序中，控制施加于二次再结晶板的线张力Pr(MPa)满足Pr≤‑0.075T+18(其中，T＞10、5＜Pr)。其结果是，在含有Sb、Sn、Mo、Cu及P中的至少一种的情况下，也能够得到使基础钢板的晶界附近的位错密度为1.0×1013m‑2以下的低铁损的取向性电磁钢板。

Description

取向性电磁钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及适合变压器铁芯材料的低铁损的取向性电磁钢板及其制造方法。
背景技术
取向性电磁钢板是可用作变压器、发电机的铁芯材料的软磁性材料，具有铁的易磁化轴的＜001＞位向集中于钢板轧制方向的结晶组织。这样的结晶组织通过在取向性电磁钢板的制造工序中用于二次再结晶的最终退火时使被称为所谓的高斯(Goss)位向的{110}＜001＞位向的晶粒优先巨大生长来形成。
关于该取向性电磁钢板，作为通常的技术，使用利用被称为抑制剂的析出物使最终退火中具有Goss位向的晶粒进行二次再结晶的方法。作为该方法，例如，使用AlN、MnS的方法、使用MnS、MnSe的方法已在工业上实际应用。这些使用抑制剂的方法虽然需要在1300℃以上的高温下加热钢坯，但对于使二次再结晶晶粒稳定地发展而言是极为有效的方法。
另外，为了加强这些抑制剂的作用，已知有利用Pb、Sb、Nb、Te的方法、利用Zr、Ti、B、Nb、Ta、V、Cr、Mo的方法。另外，专利文献1中公开了除利用氮化物作为抑制剂之外还利用作为晶界偏析元素的Bi、Sb、Sn、P的方法。另外，在专利文献2中公开了在以比通常更薄的钢坯厚度进行制造时也可利用作为晶界析出元素的Sb、Nb、Mo、Cu、Sn使磁性良好的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3357615号公报
专利文献2：日本专利第5001611号公报
专利文献3：日本特开2012-177162号公报
专利文献4：日本特开2012-36447号公报
发明内容
发明要解决的课题
近年来，磁特性不断提高，要求制造可稳定地发挥高水平磁性的取向性电磁钢板。然而，即使为了提高磁特性而添加作为晶界偏析元素的Sb、Sn、Mo、Cu及P中的至少一种，也明显存在实际上无法提高磁特性、不能获得低铁损的问题。
鉴于上述课题，本发明的目的在于提供一种在含有作为晶界偏析元素的Sb、Sn、Mo、Cu及P中的至少一种的情况下也具有低铁损的取向性电磁钢板及其制造方法。
解决课题的方法
通常，在制造工序中利用被称为抑制剂的析出物来提高磁特性时，在最终产品中，该析出物阻碍磁畴壁的移动而使磁特性变差。因此，在能够使作为析出物形成元素的N、S、Se等从基础钢板内部排出到被膜中或系统外的条件下进行最终退火。即，最终退火在1200℃左右的高温下、数小时至数十小时、以H2为主体的气体氛围的条件下进行。通过该处理，基础钢板内部的N、S、Se降至分析极限以下，最终产品中不形成析出物，确保了良好的磁特性。
另一方面，在使钢坯中含有作为晶界偏析元素的Sb、Sn、Mo、Cu及P中的至少一种的情况下，这些元素在最终退火的过程中不会移动至被膜中或排出至系统外。因此，本发明人等认为这些元素在平坦化退火工序中有可能会因某种作用而使磁性不稳定化。根据本发明人等的研究，在磁特性变差了的取向性电磁钢板中，在晶界附近产生了很多位错，可以认为这成为Sb、Sn、Mo、Cu及P在最终退火后的冷却过程中偏析于晶界的原因。
因此，本发明人等为了解决上述课题而进行了深入研究，结果发现，通过与最终退火后二次再结晶板在某温度区域内停留的时间的关系来控制在随后的平坦化退火工序中的线张力是有效的。由此可以认为，在平坦化退火后，可有效地抑制在基础钢板的晶界附近产生位错，能够抑制因位错阻碍磁畴壁移动而产生的磁特性变差。
基于上述见解的本发明的主旨如下所述。
[1]一种取向性电磁钢板，其在基础钢板的表面具有镁橄榄石被膜，其中，
所述基础钢板具有以下成分组成：以质量％计，含有Si：2.0～8.0％及Mn：0.005～1.0％，且含有Sb：0.010～0.200％、Sn：0.010～0.200％、Mo：0.010～0.200％、Cu：0.010～0.200％及P：0.010～0.200％中的至少一种，余量由Fe及不可避免的杂质构成，
所述基础钢板的晶界附近的位错密度为1.0×1013m-2以下。
[2]根据上述[1]所述的取向性电磁钢板，其中，以质量％计，所述成分组成还含有Ni：0.010～1.50％、Cr：0.01～0.50％、Bi：0.005～0.50％、Te：0.005～0.050％及Nb：0.0010～0.0100％中的至少一种。
[3]一种取向性电磁钢板的制造方法，该方法包括以下一系列工序：
对钢坯实施热轧，得到热轧板的工序，所述钢坯具有以下成分组成：以质量％计，含有Si：2.0～8.0％及Mn：0.005～1.0％，且含有Sb：0.010～0.200％、Sn：0.010～0.200％、Mo：0.010～0.200％、Cu：0.010～0.200％及P：0.010～0.200％中的至少一种，余量由Fe及不可避免的杂质构成；
根据需要对该热轧板实施热轧板退火的工序；
对所述热轧板实施1次冷轧或其间夹有中间退火的2次以上的冷轧，得到最终板厚的冷轧板的工序；
对该冷轧板实施一次再结晶退火，得到一次再结晶板的工序；
将退火分离剂涂布于该一次再结晶板的表面，接着实施用于二次再结晶的最终退火，得到在基础钢板的表面具有镁橄榄石被膜的二次再结晶板的工序；以及
在750℃以上对该二次再结晶板实施5秒钟以上且60秒钟以下的平坦化退火的工序，
其中，将所述最终退火后所述二次再结晶板的温度从800℃降低至400℃所需要的时间设为T(小时)时，在所述平坦化退火工序中，控制施加于所述二次再结晶板的线张力Pr(MPa)满足下述条件式(1)，使所述基础钢板的晶界附近的位错密度为1.0×1013m-2以下，
Pr≤-0.075T+18(其中，T＞10、5＜Pr)···(1)。
[4]根据上述[3]所述的取向性电磁钢板的制造方法，其中，在所述最终退火后所述二次再结晶板的冷却过程中，在从800℃至400℃的给定温度下将所述二次再结晶板保持5小时以上。
[5]根据上述[3]或[4]所述的取向性电磁钢板的制造方法，其中，以质量％计，所述成分组成含有Sb：0.010～0.100％、Cu：0.015～0.100％及P：0.010～0.100％。
[6]根据上述[3]～[5]中任一项所述的取向性电磁钢板的制造方法，其中，以质量％计，所述成分组成还含有Ni：0.010～1.50％、Cr：0.01～0.50％、Bi：0.005～0.50％、Te：0.005～0.050％及Nb：0.0010～0.0100％的至少一种。
[7]根据上述[3]～[6]中任一项所述的取向性电磁钢板的制造方法，其中，以质量％计，所述成分组成还含有C：0.010～0.100％，且含有Al：0.01％以下、N：0.005％以下、S：0.005％以下及Se：0.005％以下。
[8]根据上述[3]～[6]中任一项所述的取向性电磁钢板的制造方法，其中，以质量％计，所述成分组成还含有C：0.010～0.100％，且含有下述中的至少一者，
(i)Al：0.010～0.050％及N：0.003～0.020％、
(ii)S：0.002～0.030％和/或Se：0.003～0.030％。
需要说明的是，平坦化退火工序中的线张力虽然在专利文献3、专利文献4中有所记载，但其目的是防止镁橄榄石被膜的拉伸张力变差，与本发明这样减少基础钢板中的位错的目的在本质上是不同的。在本发明中，新揭示了最终退火后二次再结晶板的温度从800℃降低至400℃所需要的时间(以下，也称为“最终退火后从800℃至400℃的停留时间”)与平坦化退火工序中的线张力的关系性，并对该关系进行控制。
发明的效果
本发明的取向性电磁钢板的基础钢板的晶界附近的位错密度为1.0×1013m-2以下，因此，在含有作为晶界偏析元素的Sb、Sn、Mo、Cu及P中的至少一种的情况下，也是低铁损的取向性电磁钢板。
本发明的取向性电磁钢板的制造方法通过与最终退火后从800℃至400℃的停留时间T(小时)的关系而使平坦化退火工序中施加于二次再结晶板的线张力Pr(MPa)最优化，因此，在含有Sb、Sn、Mo、Cu及P中的至少一种的情况下，基础钢板的晶界附近的位错密度也小至1.0×1013m-2以下，能够获得低铁损的取向性电磁钢板。
附图说明
图1是示出实验1中在平坦化退火工序中施加于二次再结晶板的线张力Pr(MPa)与产品板的铁损W17/50(W/kg)的关系的图。
图2是示出实验1中使用钢坯B且将线张力Pr设为16MPa时的、产品板的晶界附近的TEM图像。
图3是示出实验1中使用钢坯B且将线张力Pr设为8MPa时的、产品板的晶界附近的TEM图像。
图4是示出实验2中最终退火后从800℃至400℃的停留时间T(小时)及平坦化退火工序中施加于二次再结晶板的线张力Pr(MPa)对产品板的铁损W17/50(W/kg)造成的影响的图。
图5是示出实验2中最终退火后从800℃至400℃的停留时间T(小时)及平坦化退火工序中施加于二次再结晶板的线张力Pr(MPa)对产品板的基础钢板的晶界附近的位错密度(m-2)造成的影响的图。
具体实施方式
以下，对实现本发明的实验进行说明。
＜实验1＞
分别通过连续铸造制造钢坯A和钢坯B，并在1200℃下进行钢坯加热，所述钢坯A具有以下成分组成：以质量％计，含有C：0.063％、Si：3.35％、Mn：0.09％、S：0.0032％、N：0.0020％、sol.Al(酸溶Al)：0.0044％，所述钢坯B具有以下成分组成：以质量％计，含有C：0.065％、Si：3.33％、Mn：0.09％、S：0.0030％、N：0.0028％、sol.Al(酸溶Al)：0.0048％、Sb：0.037％。然后，对这些钢坯实施热轧，精轧成板厚2.0mm的热轧板。随后，在1050℃下对热轧板实施40秒钟的热轧板退火后，通过冷轧精轧成板厚0.23mm的冷轧板。进而，在50％H2-50％N2、露点60℃的湿润气体氛围下，于840℃下对冷轧板实施130秒钟兼作脱碳退火的一次再结晶退火，得到了一次再结晶板。然后，将以MgO为主体的退火分离剂涂布于一次再结晶板的表面，实施在1200℃、H2气体氛围下保持10小时的用于二次再结晶的最终退火，得到了二次再结晶板。将最终退火后从800℃至400℃的停留时间T(小时)设为40小时。需要说明的是，在本说明书中，“二次再结晶板的温度”是指在二次再结晶板的卷材端面(将卷材颠倒放置时的最下部)的最内卷与最外卷的中间位置测定的温度。
进而，为了矫正形状，对二次再结晶板实施830℃×30秒钟的平坦化退火，得到了产品板。此时，将施加于二次再结晶板的线张力Pr(MPa)进行了各种变更。在本说明书中，“线张力”是指在钢板通过连续退火炉时，主要为了防止弯曲行进而对二次再结晶板赋予的拉伸张力，通过退火炉前后的张紧辊进行控制。
用JIS C2550中记载的方法测定了得到的产品板的铁损W17/50(以50Hz的频率进行1.7T的励磁时的铁损)。将结果示于图1。从该结果可知，在将线张力Pr设为15MPa以下时，与钢坯A的情况相比，含有Sb的钢坯B的情况能够充分降低产品板的铁损W17/50。需要说明的是，在钢坯A、B的情况中，线张力为18MPa时，产品板均发生蠕变变形，因此可以认为磁特性严重变差。
对这些产品板的基础钢板进行了成分分析，结果是在钢坯A、B的情况中，C均减少至约12质量ppm，S、N及sol.Al均变化为低于4质量ppm(低于分析极限)，但Si、Mn及Sb基本上与钢坯的含量相同。需要说明的是，在基础钢板的成分分析中，为了去除产品板的镁橄榄石被膜而在80℃的10％盐酸水溶液中浸渍2分钟，在使其干燥后将供于分析。从该结果可知，未析出使磁性变差的硫化物、氮化物，表明析出物不会是磁性变差的原因。
接着，为了查明在含有晶界偏析元素Sb的钢坯B的情况下产品板的铁损随着减小线张力Pr而降低的原因，使用透射电子显微镜(JEOL制造的JEM-2100F)对产品板的基础钢板的晶界附近进行了观察。其结果表明，在将线张力Pr设为16MPa时，如图2所示，在晶界上及其附近存在若干位错。该视场的面积约为2.2μm2，可观察到5个位错，因此，该观察视场内的位错密度约为2.3×1012m-2，10个视场中的平均值超过了1.0×1013m-2。另一方面，在将线张力Pr设为8MPa时，如图3所示，基本上不存在位错，在观察视场内，将位错密度计算为0。由此可以推测，在钢坯中含有晶界偏析元素Sb的情况下，如果线张力Pr高，则位错容易在晶界累积，成为磁性变差的原因。
取向性电磁钢板的最终退火通常是将一次再结晶板在卷材的状态下进行分批退火。因此，在1200℃左右保持后，二次再结晶板被冷却。需要说明的是，最终退火后从800℃至400℃的停留时间可以通过控制气体氛围的流量而进行变更、控制。
因此，晶界偏析元素在最终退火中向晶界的偏析被消除，固溶于结晶晶粒内，但如果在随后的冷却过程花费时间长，则在其过程中会偏析于晶界。即，可以认为，如果冷却速度慢，则偏析量增多，在随后的平坦化退火工序中的线张力Pr高的情况下，磁性进一步变差。因此，对于最终退火时从800℃至400℃的停留时间与平坦化退火工序中的线张力Pr对磁性造成的影响进行了调查。
＜实验2＞
通过连续铸造制造钢坯C，并在1220℃下进行钢坯加热，钢坯C具有以下成分组成：以质量％计，含有C：0.048％、Si：3.18％、Mn：0.14％、S：0.0020％、N：0.0040％、sol.Al：0.0072％、Sb：0.059％。然后，对该钢坯实施热轧，精轧成板厚2.2mm的热轧板。随后，在1025℃下对热轧板实施30秒钟的热轧板退火后，通过冷轧精扎成板厚0.27mm的冷轧板。进而，在50％H2-50％N2、露点62℃的湿润气体氛围下，于850℃下对冷轧板实施100秒钟兼作脱碳退火的一次再结晶退火，得到了一次再结晶板。然后，将以MgO为主体的退火分离剂涂布于一次再结晶板的表面，实施在1200℃、H2气体氛围下保持10小时的用于二次再结晶的最终退火，得到了二次再结晶板。此时，改变最终退火后的冷却速度，将从800℃至400℃的停留时间T(小时)进行了各种变更。
进而，为了矫正形状，对二次再结晶板实施840℃×15秒钟的平坦化退火，得到了产品板。此时，将施加于二次再结晶板的线张力Pr(MPa)进行了各种变更。其中，在将线张力Pr设为5MPa以下时，二次再结晶板弯曲行进而无法使板正常通过，因此设定为超过5MPa的线张力。
用JIS C2550中记载的方法测定了得到的产品板的铁损W17/50。将结果示于图4。从该结果可知，随着最终退火后从800℃至400℃的停留时间T变长，表现出低铁损的平坦化退火工序的线张力Pr的上限降低。
关于其理由可以通过以下来说明：如实验1中所考察的那样，可以认为在晶界偏析元素偏析于晶界的状态下，因赋予线张力而使位错在晶界累积，因此发生磁性变差。即，可以认为由于在1200℃的长时间最终退火，晶界偏析元素也再次固溶于晶粒内，在冷却过程中再次偏析于晶界。此时，可以认为在容易发生偏析且容易发生原子扩散的从800℃至400℃温度区域的停留时间越长，在晶界的偏析量越增加，平坦化退火工序中在晶界附近产生的位错也增加，因此线张力的上限降低，由此可以得到合理说明。该情况可由图5证明。
如上所述，在钢坯中包含晶界偏析元素的取向性电磁钢板的制造方法中，本发明人等通过与最终退火后从800℃至400℃的停留时间T的关系而将随后的平坦化退火工序中的线张力Pr控制为-0.075T+18以下，从而使产品板的基础钢板的晶界附近的位错密度有效地降低至1.0×1013m-2以下，成功地防止了磁特性变差。
以下，对本发明的取向性电磁钢板详细地进行说明。首先，对成分组成中的各成分的含量的限定理由进行说明。需要说明的是，在没有特别说明的情况下，涉及成分的“％”及“ppm”表示是指“质量％”及“质量ppm”的意思。
Si：2.0～8.0％
Si(硅)是提高取向性电磁钢板的电阻率、减少铁损所需要的元素。在含量低于2.0％时，上述效果不足，另一方面，如果超过8.0％，则加工性降低，难以进行轧制、制造。因此，Si含量设为2.0％以上且8.0％以下，优选为2.5％以上且4.5％以下。
Mn：0.005～1.0％
Mn(锰)是改善钢的热加工性所需要的元素。在含量低于0.005％时，上述效果不足，另一方面，如果超过1.0％，则产品板的磁通密度降低。因此，Mn含量设为0.005％以上且1.0％以下，优选为0.02％以上且0.30％以下。
在本发明中，为了提高磁特性，必须含有作为晶界偏析元素的Sb、Sn、Mo、Cu及P中的至少一种。各自的添加量低于0.010％时，磁性提高效果差，多于0.200％时，饱和磁通密度降低，磁性提高效果被抵消。因此，含量分别设为0.010％以上且0.200％以下，优选分别为0.020％以上且0.100％以下。另外，关于Sn及P的含量，从抑制钢板脆化的观点考虑，更优选为0.020％以上且0.080％以下。另外，如果同时含有Sb：0.010～0.100％、Cu：0.015～0.100％及P：0.010～0.100％，则磁性提高效果非常大。
上述成分以外的余量为Fe及不可避免的杂质，可以任意地含有以下的元素。
为了降低铁损，以质量％计，可以含有Ni：0.010～1.50％、Cr：0.01～0.50％、Bi：0.005～0.50％、Te：0.005～0.050％及Nb：0.0010～0.0100％中的至少一种。在各自的添加量低于下限值的情况下，铁损降低效果小，如果超过上限量，则导致磁通密度降低，磁特性变差。
这里，对于C含量而言，在钢坯中有意地含有C的情况下，作为脱碳退火的结果，也会降低至不发生磁时效的0.005％以下。因此，只要是该范围，即使含有也视为不可避免的杂质。
本发明的取向性电磁钢板的基础钢板的晶界附近的位错密度为1.0×1013m-2以下。由于位错阻碍磁畴壁移动，因此成为铁损升高的原因，但本发明的取向性电磁钢板的位错密度低，因此为低铁损。位错密度优选为5.0×1012m-2以下。可以认为最好没有位错，因此下限为0。这里，“晶界附近”定义为距晶界1μm以内的区域。在本说明书中，“晶界附近的位错密度”如下所述求得。首先，将产品板在80℃的10％HCl水溶液中浸渍3分钟，去除被膜，再通过化学抛光制成薄膜样品。用透射电子显微镜(JEOL制造的JEM-2100F)以50000倍观察该样品的晶界附近，用视场中的晶界附近的位错数量除以视场面积，将其在10个视场中进行平均而得到的值作为“位错密度”。
接下来，对本发明的取向性电磁钢板的制造方法进行说明。关于钢坯的成分组成中的Si、Mn、Sn、Sb、Mo、Cu及P、以及作为任意成分的Ni、Cr、Bi、Te及Nb，如上所述。这些元素在一系列的工序中不易发生含量变化，因此在钢水中的成分调整阶段对量进行控制。
钢坯中的上述成分以外的余量为Fe及不可避免的杂质，可以任意含有以下的元素。
C：0.010～0.100％
C(碳)具有强化晶界的效果。上述效果在0.010％以上得以充分发挥，没有钢坯产生裂纹的隐患。另一方面，只要为0.100％以下，就能够在脱碳退火中降低至不导致磁时效的0.005质量％以下。因此，C含量优选为0.010％以上且0.100％以下，更优选为0.020％以上0.080％以下。
另外，作为抑制剂成分，可以含有(i)Al：0.010～0.050％及N：0.003～0.020％、(ii)S：0.002～0.030％和/或Se：0.003～0.030％中的至少一者。在各自的添加量为下限量以上的情况下，抑制剂形成所带来的磁通密度提高的效果得以充分发挥。另外，在添加量为上限量以下时，由于在最终退火中从基础钢板中进行纯化，因此铁损不会降低。但是，在无抑制剂成分体系中采用提高磁通密度的技术时，不需要含有这些成分。在该情况下，抑制为Al：0.01％以下、N：0.005％以下、S：0.005％以下及Se：0.005％以下。
可以用通常的铸锭法或连续铸造法将如上所述进行了给定成分调整的钢水制成钢坯，也可以用直接铸造法制造100mm以下厚度的薄铸片。上述钢坯根据常规方法，例如在含有抑制剂成分的情况下，优选加热至1400℃左右，另一方面，在不含抑制剂成分的情况下，优选加热至1250℃以下的温度，然后实施热轧，得到热轧板。需要说明的是，在不含有抑制剂成分的情况下，也可以在铸造后立即进行热轧而不对钢坯进行加热。另外，在薄铸片的情况下，可以进行热轧，也可以省略热轧而直接进入后续工序。
接着，根据需要对热轧板实施热轧板退火。该热轧板退火优选在均热温度为800℃以上且1150℃以下、均热时间为2秒钟以上且300秒钟以下的条件下进行。均热温度低于800℃时，热轧中形成的带状组织残留，难以获得粒度齐整的一次再结晶组织，二次再结晶的发展受到阻碍。另一方面，在均热温度超过1150℃时，热轧板退火后的粒径过于粗大化，因此难以获得粒度齐整的一次再结晶组织。另外，在均热时间低于2秒钟时，未再结晶部残留，存在无法获得期望的组织的隐患。另一方面，在均热时间超过300秒钟时，进行AlN、MnSe及MnS的熔解，存在微量抑制剂的效果减弱的隐患。
在热轧板退火后、对热轧板实施1次冷轧或根据需要实施其间夹有中间退火的2次以上的冷轧，得到最终板厚的冷轧板。中间退火温度优选为900℃以上且1200℃以下。在退火温度低于900℃时，再结晶晶粒变细，一次再结晶组织中的Goss核减少，存在磁性变差的隐患。另外，在退火温度超过1200℃时，粒径与热轧板退火同样地过于粗大化。在最终冷轧中，使温度上升至100℃～300℃进行、及在冷轧过程中进行1次或多次在100～300℃范围的时效处理可使再结晶结构(recrystallization texture)变化，使磁特性提高，因此是有效的。
接着，对冷轧板实施(在钢坯含有C的情况下兼作脱碳退火的)一次再结晶退火，得到一次再结晶板。从脱碳性的观点考虑，退火温度为800℃以上且900℃以下是有效的。进一步从脱碳的观点考虑，优选气体氛围为湿润气体氛围。但是，不需要脱碳的情况下，无此限制。如果至均热温度的升温速度快，则Goss核增加，因此优选为50℃/秒以上，但如果过快，则一次再结晶结构中的{111}〈112〉位向等主位向减少，因此优选设为400℃/秒以下。
接着，将以MgO为主体的退火分离剂涂布于一次再结晶板的表面，然后实施用于二次再结晶的最终退火，得到在基础钢板的表面具有镁橄榄石被膜的二次再结晶板。为了完成二次再结晶，最终退火优选在800℃以上的温度下保持20小时以上。另外，为了形成镁橄榄石被膜和纯化基础钢板，优选在1200℃左右的温度下进行。均热后的冷却过程用于测定从800℃至400℃的停留时间T，并控制下一工序的平坦化退火工序中的线张力Pr。其中，如果停留时间T过短，则卷材内的温度分布不均，最冷点与最热点之差增大，因该温度差而产生热膨胀的差异，在卷材内部产生很大的应力，磁特性变差。因此，需要将停留时间T设为10小时以上。另外，从生产性和抑制偏析元素向晶界的扩散的观点考虑，停留时间T优选为80小时以下。
另外，在最终退火后二次再结晶板的冷却过程中，如果采用将二次再结晶板在从800℃至400℃的给定恒定温度下保持5小时以上的方式，则在缩短了冷却的时间的情况下也可获得良好的磁特性。这是由于不仅能够消除卷材内的温度分布不均，而且可以抑制偏析元素向晶界的扩散，可以使磁特性更加良好。另外，如果在恒定温度下的保持不仅一次，而是如分步冷却那样在使温度逐步地下降的同时重复多次在恒定温度下的保持，则卷材内的温度分布不均被彻底消除，因此优选。
在最终退火后，为了去除附着的退火分离剂，优选进行水洗、刷洗、酸洗。然后，对二次再结晶板进行平坦化退火，对形状进行矫正。平坦化退火温度未达到750℃以上时，形状矫正效果差，因此设为750℃以上。另一方面，在超过950℃时，在退火中二次再结晶板发生蠕变变形，磁特性明显变差，优选为800℃以上且900℃以下。另外，在均热时间过短时，形状矫正效果差，在过长时，二次再结晶板发生蠕变变形，磁特性明显变差，因此设为5秒钟以上且60秒钟以下。
另外，如上所述，对于平坦化退火工序中的线张力Pr(MPa)而言，通过其与最终退火后从800℃至400℃的停留时间T(小时)的关系设为由-0.075×T+18得到的值以下。其中，在线张力Pr低时，板通过时发生弯曲行进，在线张力Pr高时，二次再结晶板发生蠕变变形，磁特性明显变差，因此设为大于5MPa且小于18MPa。
为了使铁损进一步降低，对具有镁橄榄石被膜的取向性电磁钢板表面进一步实施张力涂层是有效的。在采用张力涂层涂布方法、通过物理沉积法或化学气相沉积法使无机物沉积于钢板表层而形成张力涂层的方法时，涂层密合性优异且可获得显著的铁损降低效果，因此优选。
为了进一步降低铁损，可以进行磁畴细化处理。作为处理方法，可以是如通常实施的那样在最终产品板上导入槽、通过激光、电子束线状地导入热变形、冲击变形的方法、或者预先在达到最终板厚的冷轧板等中间产品中导入槽的方法。
实施例
(实施例1)
通过连续铸造制造钢坯，并在1220℃下进行钢坯加热，所述钢坯以质量％计含有C：0.032％、Si：3.25％、Mn：0.06％、N：0.0026％、sol.Al：0.0095％、Sn：0.120％、P：0.029％。然后，对该钢坯实施热轧，精轧成板厚2.7mm的热轧板。随后，在1025℃下对热轧板实施30秒钟的热轧板退火后，通过冷轧精轧成板厚0.23mm的冷轧板。然后，在55％H2-45％N2、露点58℃的湿润气体氛围下，于在840℃下对冷轧板实施100秒钟兼作脱碳退火的一次再结晶退火，得到了一次再结晶板。然后，将以MgO为主体的退火分离剂涂布于一次再结晶板的表面，实施在1200℃、H2气体氛围下保持5小时的用于二次再结晶的最终退火，得到了二次再结晶板。此时，改变最终退火后的冷却速度，如表1记载的那样改变从800℃至400℃的停留时间T。
接着，对二次再结晶板实施了860℃×25秒钟的平坦化退火。此时，如表1记载的那样对线张力Pr进行各种变更。然后，以8mm间距对钢板的一面实施了在与轧制方向成直角的方向上连续辐照电子束的磁畴细化处理。需要说明的是，电子束在加速电压50kV、射束电流值10mA、扫描速度40m/秒的条件下进行辐照。
对于得到的产品板，通过上述方法求出位错密度，再按照JIS C2550中记载的方法测定了铁损W17/50。将得到的结果示于表1。由表1可知，在本发明范围内的条件下获得了良好的铁损特性。
表1
下划线表示为本发明范围外。
另外，通过与实验1相同的方法进行了产品板的基础钢板的成分分析。其结果是，在任意产品板中，C均降低至8ppm左右、N及sol.Al均降低至低于4ppm(低于分析极限)，而Si、Mn、Sn及P基本上与钢坯的含量相同。
(实施例2)
通过连续铸造制造含有表2中记载的成分的各种钢坯，在1380℃下进行了钢坯加热。然后，对这些钢坯实施热轧，精轧成厚度2.5mm的热轧板。随后，在950℃下对热轧板实施30秒钟的热轧板退火后，通过冷轧使板厚为1.7mm。然后，在1100℃下实施30秒钟的中间退火后，通过100℃的温轧精轧成板厚0.23mm的冷轧板。然后，在60％H2-40％N2、露点64℃的湿润气体氛围下，于850℃下对冷轧板实施100秒钟兼作脱碳退火的一次再结晶退火，得到了一次再结晶板。然后，将以MgO为主体的退火分离剂涂布于一次再结晶板的表面，实施在1200℃、H2气体氛围下实施保持5小时的用于二次再结晶的最终退火，得到了二次再结晶板。最终退火后从800℃至400℃的停留时间T设为45小时。
接着，对二次再结晶板实施了835℃×10秒钟的平坦化退火。此时，将线张力Pr设定为本发明范围内的10MPa。接着，以5mm间距对钢板的一面实施了在与轧制方向成直角的方向上连续辐照电子束的磁畴细化处理。需要说明的是，电子束在加速电压150kV、射束电流值3mA、扫描速度120m/秒的条件下进行辐照。
对于得到的产品板，通过上述方法求出位错密度，结果是全部产品板均为1.0×1013m-2以下。在按照JIS C2550中记载的方法测定了铁损W17/50。将得到的结果示于表2。由表2可知，在本发明范围内的条件下获得了良好的铁损特性。
另外，通过与实验1相同的方法进行了产品板的基础钢板的成分分析。其结果是，任意产品板中，C均降低至50ppm以下，S、N及sol.Al均降低至低于4ppm(低于分析极限)、Se降低至低于10ppm(低于分析极限)，而其它元素基本上与表2中记载的钢坯的含量相同。
(实施例3)
通过连续铸造制造钢坯，并在1220℃下进行了钢坯加热，所述钢坯以质量％计含有C：0.058％、Si：3.68％、Mn：0.34％、N：0.0011％、sol.Al：0.0023％、Sb：0.090％、P：0.077％。然后，对该钢坯实施热轧，精轧成板厚2.0mm的热轧板。随后，在1060℃下对热轧板实施了100秒钟的热轧板退火后，通过冷轧精轧成板厚0.23mm的冷轧板。然后，在55％H2-45％N2、露点60℃的湿润气体氛围下，于840℃下对冷轧板进行100秒钟兼作脱碳退火的一次再结晶退火，得到了一次再结晶板。然后，将以MgO为主体的退火分离剂涂布于一次再结晶板的表面，实施在1200℃、H2气体氛围下保持5小时的用于二次再结晶的最终退火，得到了二次再结晶板。作为最终退火后的冷却，采用未在恒定温度下保持的冷却(未保持)、在750℃下保持10小时的冷却(1次保持)、以及在800℃、700℃、600℃、500℃下分别各保持2小时的冷却(4次保持)中的任一种。在1次保持和4次保持中，卷材内部的温度不均被消除，因此保持次数越多，保持以外的冷却速度越快。其结果是，从800℃至400℃的停留时间T在未保持时为40小时，在1次保持时为30小时，在4次保持时为20小时。
接着，对二次再结晶板实施了860℃×25秒钟的平坦化退火。此时，如表3所述对线张力Pr进行了各种变更。
对于获得的产品板，通过上述方法求出位错密度，再按照JIS C2550中记载的方法测定了铁损W17/50。将得到的结果示于表3。由表3可知，在本发明范围内的条件下获得了良好的铁损特性。
另外，通过与实验1相同的方法进行了产品板的基础钢板的成分分析。其结果是，任意产品板中，C均降低至10ppm，N及sol.Al降低至低于4ppm(低于分析极限)，而Si、Mn、Sb及P基本上与钢坯的含量相同。
工业实用性
根据本发明，可以提供一种在含有作为晶界偏析元素的Sb、Sn、Mo、Cu及P中的至少一种的情况下也具有低铁损的取向性电磁钢板及其制造方法。

Claims (8)

1.一种取向性电磁钢板，其在基础钢板的表面具有镁橄榄石被膜，其中，
所述基础钢板具有以下成分组成：以质量％计，含有Si：2.0～8.0％及Mn：0.005～1.0％，且含有Sb：0.010～0.200％、Sn：0.010～0.200％、Mo：0.010～0.200％、Cu：0.010～0.200％及P：0.010～0.200％中的至少一种，余量由Fe及不可避免的杂质构成，
所述基础钢板的晶界附近的位错密度为1.0×1013m-2以下。
2.根据权利要求1所述的取向性电磁钢板，其中，以质量％计，所述成分组成还含有Ni：0.010～1.50％、Cr：0.01～0.50％、Bi：0.005～0.50％、Te：0.005～0.050％及Nb：0.0010～0.0100％中的至少一种。
3.一种取向性电磁钢板的制造方法，该方法包括以下一系列工序：
对钢坯实施热轧，得到热轧板的工序，所述钢坯具有以下成分组成：以质量％计，含有Si：2.0～8.0％及Mn：0.005～1.0％，且含有Sb：0.010～0.200％、Sn：0.010～0.200％、Mo：0.010～0.200％、Cu：0.010～0.200％及P：0.010～0.200％中的至少一种，余量由Fe及不可避免的杂质构成；
根据需要对该热轧板实施热轧板退火的工序；
对所述热轧板实施1次冷轧或其间夹有中间退火的2次以上的冷轧，得到最终板厚的冷轧板的工序；
对该冷轧板实施一次再结晶退火，得到一次再结晶板的工序；
将退火分离剂涂布于该一次再结晶板的表面，接着实施用于二次再结晶的最终退火，得到在基础钢板的表面具有镁橄榄石被膜的二次再结晶板的工序；以及
在750℃以上对该二次再结晶板实施5秒钟以上且60秒钟以下的平坦化退火的工序，
其中，将所述最终退火后所述二次再结晶板的温度从800℃降低至400℃所需要的时间设为T(小时)时，在所述平坦化退火工序中，控制施加于所述二次再结晶板的线张力Pr(MPa)满足下述条件式(1)，使所述基础钢板的晶界附近的位错密度为1.0×1013m-2以下，
Pr≤-0.075T+18(其中，T＞10、5＜Pr)···(1)。
4.根据权利要求3所述的取向性电磁钢板的制造方法，其中，在所述最终退火后所述二次再结晶板的冷却过程中，在从800℃至400℃的给定温度下将所述二次再结晶板保持5小时以上。
5.根据权利要求3或4所述的取向性电磁钢板的制造方法，其中，以质量％计，所述成分组成含有Sb：0.010～0.100％、Cu：0.015～0.100％及P：0.010～0.100％。
6.根据权利要求3～5中任一项所述的取向性电磁钢板的制造方法，其中，以质量％计，所述成分组成还含有Ni：0.010～1.50％、Cr：0.01～0.50％、Bi：0.005～0.50％、Te：0.005～0.050％及Nb：0.0010～0.0100％中的至少一种。
7.根据权利要求3～6中任一项所述的取向性电磁钢板的制造方法，其中，以质量％计，所述成分组成还含有C：0.010～0.100％，且含有Al：0.01％以下、N：0.005％以下、S：0.005％以下及Se：0.005％以下。
8.根据权利要求3～6中任一项所述的取向性电磁钢板的制造方法，其中，以质量％计，所述成分组成还含有C：0.010～0.100％，且含有下述中的至少一者，
(i)Al：0.010～0.050％及N：0.003～0.020％、
(ii)S：0.002～0.030％和/或Se：0.003～0.030％。
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